Periculosidade x Energia elétrica

Periculosidade x Energia elétrica
Carlos Soares Queiroz (Engº de Segurança do Trabalho, Perito Oficial, Consultor de
Empresas, "Professional Engineer" e Professor de Cursos de Engenharia de Segurança do
Trabalho em MG).
CONCEITOS BÁSICOS.
Eletricidade, do Latim “Electrum” e do grego “Elektron”, âmbar amarelo, devido às
propriedades elétricas dessa substância.
Corrente Elétrica, é o fluxo de elétrons através de um condutor ou circuito elétrico. Tem
como símbolo à letra “I” e como unidade de medida o Ampere. A corrente é de 1
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ampere quando circulam 6,24 x 10 elétrons (1 Coulomb) por segundo, num ponto
considerado do circuito. A intensidade da corrente é vulgarmente chamada de
amperagem. Nos sistemas hidráulicos, corresponde à vazão do fluido.
Tensão elétrica, popularmente chamada de “voltagem”, tem como símbolo à letra “E”
ou “V” e como unidade de medida o Volt. É a diferença de cargas elétricas (ou seja, a
diferença de potencial) que constitui a força eletromotriz (f.e.m.), capaz de impulsionar
os elétrons estabelecendo a corrente elétrica. Nos sistemas hidráulicos, corresponde à
pressão do fluído ou coluna d’água.
Resistência Elétrica é a oposição ao fluxo de corrente elétrica. É medida em OHMS. Os
metais são bons condutores de eletricidade, apresentando pequena resistência elétrica,
enquanto os plásticos e vidros, apresentam alta resistência, constituindo-se em
isolantes. É equivalente à perda de carga nos circuitos hidráulicos.
Potência Elétrica é o trabalho realizado por unidade de tempo. É o produto da tensão
(Volts) pela corrente (Amperes). A potência é medida em Watts  Watts = E x I
Indução - Num condutor (desenergizado), colocado nas proximidades de outro condutor
pelo qual circula uma corrente alternada, aparecerá uma tensão induzida, cuja
amplitude dependerá da corrente circulante, comprimento e separação entre os
condutores, da freqüência e do meio (permeabilidade).
Capacitância - é a propriedade que apresenta certos componentes (capacitores) e
circuitos, de armazenar energia elétrica.
GERADORES DE ENERGIA ELÉTRICA
A eletricidade pode ser produzida através de processos químicos, magnéticos,
fotoelétricos, térmicos, etc. Do ponto de vista industrial (e de segurança do trabalho), os
processos químicos (pilhas, baterias) e magnéticos (geradores rotativos
eletromecânicos) são os mais importantes.
TIPOS DE CORRENTES - Corrente contínua e corrente alternada.
A bateria produz corrente contínua (CC) e os geradores rotativos comerciais produzem
a corrente alternada (CA). Na corrente contínua, há um condutor com excesso de
elétrons (polo negativo) e um condutor com falta de elétrons; na corrente alternada,
ocorre uma mudança de polaridade a cada instante, em função da freqüência.
Portanto, inexiste polaridade definida e a amplitude da tensão varia senoidalmente com
o tempo.
FREQÜÊNCIA é o nº de vezes por segundo que a tensão (ou corrente) atinge o valor
máximo positivo, ou seja, a quantidade de ciclos por segundo. A unidade de frequência
é o HERTZ (Hz).
Em todo o mundo, os sistemas de potência das empresas de energia elétrica,
trabalham, normalmente, com corrente alternada de 60Hz ou 50 Hz.
A corrente alternada pode ser transformada em corrente contínua por meio de
retificadores (o carregador de baterias é um exemplo de retificador), enquanto a
corrente contínua pode ser transformada em corrente alternada através de “inversores”.
Do ponto de vista normativo, a periculosidade não faz distinção entre c.c e c.a.
A magnitude de tensão (e corrente) alternada é variável, segundo a função seno.
Quando dizemos que a tensão de determinado circuito é 220 Volts, na realidade
estamos nos referindo ao valor eficaz (r.m.s.) desta tensão, que é igual a 0,707 do valor
máximo. A tensão máxima, no caso, é igual a 310 Volts. Do ponto de vista de
periculosidade, correntes contínuas ou alternadas se equivalem.
CIRCUITO ELÉTRICO.
Circuito elétrico é o caminho que a corrente elétrica percorre desde o gerador até a
carga e desta de retorno ao gerador. O circuito mais elementar contém uma fonte
(gerador),
alimentando
uma
carga
(consumo), através de
condutores
(transmissão/distribuição).
Exemplo: uma pilha alimentando uma lâmpada de lanterna.
O circuito elétrico pode adquirir dimensões e graus de complexidade enormes (sendo
chamados de sistemas elétricos), com milhares de cargas e várias ramificações,
formando extensas redes como o caso dos sistemas elétricos das empresas
concessionárias de energia elétrica.
LEI DE OHM.
A corrente (“I”) é diretamente proporcional a tensão (“E”) aplicada e inversamente
proporcional à resistência (“R”) do circuito:
I
E
R
Onde:
I = Corrente em Amperes
E = Tensão em Volts
R = Resistência em OHMS
Por exemplo: se o filamento da lâmpada do circuito tiver uma resistência de 5 OHMS e
a tensão da pilha for 1,5 Volt, a corrente será: 1,5 ÷ 5 = 0,3A (300 mA).
MECANISMO DO CHOQUE ELÉTRICO.
Quando duas (ou mais) partes do corpo humano estabelecem contato com dois pontos
onde existem diferenças de potencial elétrico, haverá uma corrente elétrica através do
corpo, cuja intensidade dependerá da tensão (diferença de potencial) aplicada e da
resistência do corpo nos pontos de contato (Lei de OHM).
A resistência do corpo humano varia de indivíduo para indivíduo e é determinada
principalmente pela epiderme, variando ao longo da superfície, sendo alta nos dedos e
baixa nas palma das mãos e solas dos pés. A resistência entre a palma da mão e a
sola de um dos pés situa-se entre 500 e 10.000 Ohms, em função da umidade,
transpiração, fatores individuais, área de contato etc. Ferimentos e bolhas na pele
baixam consideravelmente a resistência.
FISIOLOGIA DO CHOQUE.
A passagem da corrente elétrica pelo corpo humano, provoca alterações nas funções
do organismo, cujos efeitos dependerão do caminho percorrido pela corrente, da
intensidade da corrente, da duração do choque e de fatores pessoais (predisposição).
ELEMENTOS PATOLÓGICOS CRÍTICOS.
1) Tetanização ou paralisia muscular;
É a incapacidade do indivíduo de controlar os músculos e livrar-se do choque.
2) Parada respiratória.
Paralisia dos músculos peitorais com bloqueio dos pulmões. Pode ser fatal.
3) Fibrilação ventricular.
Alteração do ciclo cardíaco; o coração perde o compasso.
Pode ser fatal
4) Queimaduras / carbonização. Fatal
A corrente elétrica pode provocar queimaduras profundas devido ao calor desenvolvido
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pelo efeito Joule (i .R.t.). Na ocorrência de arco-voltáico, a vítima pode ser
completamente carbonizada.
EFEITOS EM FUNÇÃO DA INTENSIDADE DA CORRENTE.
1 mA (1 x 10
-3
A)
... Limiar da sensação de choque (“formigamento”).
5 mA ... Choque fraco, mas bem perceptível. Este valor é considerado seguro pelo UL,
sendo por isso adotado nos EUA. como limite para o disparo (“Trip”) de disjuntores com
detecção de falha à terra.
= 10 mA - Paralisia muscular, impedindo o indivíduo de se livrar do contato .
= 30 mA - Parada respiratória - Morte.
= 50 mA - Fibrilação ventricular, queimaduras - Morte.
= 100 mA - Eletrocussão.
A duração do choque é um fator importante. Um contato longo, mesmo com corrente
moderada, digamos 30 mA, poderá alterar o ciclo cardíaco. Por outro lado, um choque
de 500 mA com duração de 1/100 s. pode ser inofensivo. Em todos os casos, o
caminho percorrido pela corrente no organismo é um fator preponderante nas
conseqüências do choque.
Para ocorrência do choque, é necessário o contato com dois pontos (ou mais) do
circuito, onde exista diferença de potencial. Um dos pontos pode ser (e quase sempre o
é) a “terra”.
SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA.
Um sistema elétrico de potência compreende a geração (usina), transmissão (linhas de
alta-tensão) e a distribuição (redes de distribuição) de energia elétrica.
O consumo, ou sejam as cargas onde a energia é utilizada (motores, aquecedores,
lâmpadas, etc.) estão ligadas à distribuição e, portanto são partes integrantes desta.
Veja figuras 4 e 5.
Normalmente, são as empresas concessionárias do grupo Eletrobrás, que possuem
todas as três etapas do sistema elétrico de potência (geração, transmissão e
distribuição), as quais guardam distâncias entre si. As usinas situam-se junto às
barragens, longe dos centros consumidores; as linhas de transmissão trazem então a
energia gerada até as subestações, de onde partem as linhas de distribuição para
alimentar os consumidores.
CONSIDERAÇÕES SOBRE O SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA
Definições e Considerações Gerais sobre Sistemas Elétricos de Potência e sua
Abrangência.
A - O Sistema Elétrico de Potência, segundo o Dr. Ademaro A. M. B. Cotrim,
Professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Escola De Engenharia Mauá,
São Paulo, na sua concepção mais geral, é constituído pelos equipamentos e materiais
necessários para transportar a energia elétrica desde a “fonte” até os pontos em que
ela é utilizada.
Desenvolve-se em 4 etapas básicas:
1- Geração - Usinas geradoras.
2 - Transmissão - Transportes da energia, em tensões elevadas, das usinas aos
centros consumidores.
3 - Distribuição:
3.1 - Distribuição Primária - Parte das subestações abaixadoras, diretamente até as
indústrias e prédios de grande porte, alimenta também transformadores de distribuição.
3.2 - Distribuição Secundária - Parte dos transformadores de distribuição, com tensões
mais reduzidas, alimentando os chamados pequenos consumidores.
4 - Utilização
Ocorre, via de regra, nas instalações elétricas, onde a energia, gerada nas usinas e
transportada pelas linhas de transmissão e distribuição, é transformada, pelos
equipamentos
de utilização, em energia mecânica, térmica, luminosa, para ser
finalmente utilizada.
B - A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) define termos de Energia
Elétrica pela NBR - 5460 / 92. Analisando a referida norma da ABNT, destaca-se o
seguinte:
O item 1.1 - NBR-5460 / 92 = Essa norma define termos relacionados com sistemas
elétricos de potência, explorados por concessionários de serviços públicos de energia
elétrica sob o ponto de vista de:
a) geração de energia elétrica, especialmente em usinas hidrelétricas e usinas
termelétricas a vapor;
b) transmissão e distribuição de energia elétrica;
c) operação e manutenção dos sistemas;
d) planejamento dos sistemas;
e) proteção elétrica dos sistemas.
O item 1.2 dispõe que: Esta norma é complementada pela NBR 5463, na qual são
definidos termos relacionados com a operação comercial dos sistemas elétricos de
potência.
Já o item 1.3 estabelece as definições desta norma são também aplicáveis, quando
couberem aos sistemas e instalações elétricos de autoprodutores e de consumidores.
O item 1.4 dispõe que a norma não abrange os seguintes assuntos, relacionados com
os sistemas elétricos de potência, mas cujos termos são definidos em terminologias
específicas, como indicado:
Item b - “Os materiais e equipamentos, tais como, máquinas, transformadores,
dispositivos de manobra, tais como: chaves, disjuntores, etc, relés elétricos,
capacitores, pára-raios, relés, condutores, isoladores, buchas, conectores, reatores e
ferragens de linhas aéreas”.
Item d - “Controle e telecontrole da operação dos sistemas”;
Item e - “As interferências eletromagnéticas oriundas dos sistemas, ou que perturbam o
seu funcionamento”;
Item g - As instalações elétricas de baixa-tensão (NBR-5473);
Observa-se, então que a Norma 5460/92 define o Sistema Elétrico de potência
explorado por concessionárias, sendo as instalações de baixa tensão e operação
comercial dos sistemas elétricos de potência tratada em outras normas de
terminologias específica.
A NBR 5460 / 92 assim define sistema elétrico de potência, em seu item 3.613.1: Em
sentido amplo, é o conjunto de todas as instalações e equipamentos destinados à
geração, transmissão e distribuição de energia elétrica;
Já no item 3.613.2, a NBR-5460 / 92 afirma que: Em sentido restrito, é um conjunto
definido de linhas e subestações que assegura a transmissão e/ou a distribuição de
energia elétrica, cujos limites são definidos por meio de critérios apropriados, tais como,
localização geográfica, concessionário, tensão, etc.